煤泥制備煤漿燃燒利用技術(shù)研究及發(fā)展方向

梁霏飛

(中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

1 概 述

選煤廠副產(chǎn)品煤泥的處理問題在選煤廠生產(chǎn)中至關(guān)重要。煤泥貯藏困難、易污染環(huán)境，直接外運用戶不歡迎且不經(jīng)濟，因此就地處理是唯一的選擇。隨著我國原煤入洗比例的增加，勢必導致煤泥產(chǎn)量增加。近幾年來，煤泥漿的制備燃燒利用技術(shù)有了新的突破，如：在制漿方面有剪切攪拌工藝，在燃燒方面有旋流誘導燃燒、流化懸浮高效低污染燃燒技術(shù)等[1]。

目前煤泥的主要利用途徑是燃燒。煤泥現(xiàn)階段可實現(xiàn)的燃燒方式按水分含量高低劃分，大致有煤泥制備煤漿燃燒、煤泥擠入流化床鍋爐結(jié)團燃燒、將煤泥處理為水分含量更低的煤泥燃燒3種。其中，將煤泥擠入流化床鍋爐結(jié)團燃燒，會導致大量的熱量損失，而利用脫水技術(shù)等將煤泥處理為水分含量更低的煤泥燃燒，其所需煤泥脫水工藝、脫水后煤泥輸送設備的造價較高。

煤泥制備煤漿工藝是在高濃度水煤漿制備工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，將煤泥制漿用于熱工設備燃燒，目前較多爐型稍加改造即可實現(xiàn)[2]。煤泥制備煤漿系統(tǒng)簡單，還可簡化選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)，也更具環(huán)保和經(jīng)濟意義。煤泥漿無論是制備還是燃燒在技術(shù)上均是可行的[3]。

2 煤泥制備煤漿的工藝技術(shù)

2.1 濕法制漿工藝技術(shù)

將煤泥輸送至磨機，同時將添加劑也加入磨機，產(chǎn)品經(jīng)煤漿篩過濾大顆粒和雜物，篩下的煤漿成品則進入煤漿桶或儲罐內(nèi)攪拌調(diào)漿，再泵送至儲存系統(tǒng)。該工藝所需設備少，工藝簡單，操作方便，較為環(huán)保，但濃度高的煤漿較難制得，難控制大顆粒、雜物等。

2.2 干法制漿的工藝技術(shù)

將煤泥烘干，送至制漿桶加水攪拌制漿，同時可將添加劑也加入制漿桶，制得的煤漿送至煤漿篩過濾大顆粒和雜物，篩下的煤漿成品則進入煤漿桶或儲罐內(nèi)攪拌調(diào)漿，再泵送至儲存系統(tǒng)[3]。該工藝制漿濃度范圍大且易控制，生產(chǎn)能力較大，但處理量太大時干煤泥難以迅速潤濕，勞動強度大且不環(huán)保[4，5]。

3 煤泥漿制備燃燒利用途徑及優(yōu)勢

3.1 利用途徑

煤泥漿的利用途徑可分為以下幾種：① 制漿廠煤漿外運銷售；② 罐車、長距離輸煤管道、短距離輸煤管道送至發(fā)電廠燃燒發(fā)電及供熱[5]；③ 制備成低熱值、低濃度的煤漿供煤化工項目使用，如液化和制天然氣、甲醇、二甲醚等。

3.2 工藝技術(shù)優(yōu)勢

利用煤泥顆粒細、水分高的特性，煤泥漿的制備工藝流程簡單、所需設備數(shù)量少，無需浮選、破碎工藝，磨礦工序也可簡化或不設置。煤泥制備煤漿工藝還可與洗煤工藝結(jié)合，促進洗煤工藝的發(fā)展。

由于煤泥漿的流態(tài)特性好，易于利用。煤泥煤漿燃燒利用工藝技術(shù)與煤泥干燥燃燒利用工藝技術(shù)、煤泥成型燃燒利用工藝技術(shù)相比，綜合技術(shù)指標更好。煤泥煤漿技術(shù)促進了煤泥燃燒技術(shù)的發(fā)展，也有利于拓寬燃料范圍。

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前在運行的工業(yè)鍋爐分布在全國20多個省市，主要集中在廣東、江浙滬、山東等地?；诂F(xiàn)有運行鍋爐的基礎(chǔ)上，較多爐型經(jīng)改造就可燃燒煤泥煤漿，還可改善煤泥污染和低熱值燃料的不足。煤泥煤漿無論是制備還是燃燒，在工藝技術(shù)上都是可行的，是礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用的先進、適用技術(shù)。

3.3 經(jīng)濟優(yōu)勢

從我國目前能源形式來看，煤炭氣化、液化產(chǎn)品較難大規(guī)模應用。而用煤泥制備煤漿成本低，可供我國現(xiàn)有大量的鍋爐燃用。煤泥制備煤漿技術(shù)不但可為新建的制漿廠帶來經(jīng)濟效益，還可簡化選煤廠煤泥水處理流程，節(jié)約選煤廠基建投資。煤泥煤漿價格低廉、粘度低、燃燒負荷易調(diào)節(jié)，也可為燃燒煤泥煤漿的用戶帶來經(jīng)濟效益。

此外，目前鐵路運輸能力有限，就地處理煤泥是經(jīng)濟合理的發(fā)展途徑。煤泥煤漿也可采用管道輸送，運量越大、運距越長，效益就越顯著。

煤泥煤漿技術(shù)還可促進選煤、輸煤管道、環(huán)保、煤化工等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，增加我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)彈性。

由此可見，煤泥制備煤漿燃燒利用技術(shù)更具經(jīng)濟優(yōu)勢，將在未來帶來效益。

3.4 環(huán)保優(yōu)勢

煤泥制備煤漿燃燒利用技術(shù)不僅解決了煤泥利用問題，還可利用廢水，較為潔凈和環(huán)保[1，6]，是煤潔凈、液化、利用技術(shù)的發(fā)展。

由于煤泥制備煤漿燃燒利用技術(shù)的原料是選煤的副產(chǎn)品煤泥，因而比水煤漿制備工藝更具環(huán)保意義。如后期能將燃用高硫分的重渣油鍋爐改為燃燒低硫分的煤泥煤漿，還可大幅度減少 SO2排放，且具有明顯的節(jié)能效果，環(huán)保效益顯著[7，8]。

4 煤泥制漿工藝存在的問題及發(fā)展方向

4.1 存在的問題

(1)目前煤泥制備煤漿專用設備、燃燒設備及工藝不完善[9]，通常直接采購或改造高濃度水煤漿制備設備及燃燒設備。然而，煤泥煤漿由于濃度低、熱值低、水分高和灰分高，容易影響現(xiàn)有鍋爐的燃燒效率，有待改善[10]。

(2)煤泥煤漿的燃燒特性有待改善，利用效率有待提高，煤泥煤漿燃燒時產(chǎn)生的污染問題有待解決。

(3)現(xiàn)有工藝難以制得高濃度且流動性較好的煤泥煤漿，成漿特性有待改善。

(4)缺少原料豐富、性價比高的添加劑，存在添加劑與煤泥匹配性差的問題。適用于多種煤泥煤漿的添加劑很少，匹配不同特性煤泥的添加劑研究也很少[11，12]。

4.2 發(fā)展方向

(1)需開發(fā)高效節(jié)能的煤泥制備煤漿專用設備、燃燒設備及新工藝。 開發(fā)設備時應考慮用戶需求并進行經(jīng)濟性分析，研發(fā)針對不同煤泥成漿特性的設備參數(shù)。

(2)需進行煤泥煤漿的燃燒特性、利用效率研究?？赏ㄟ^制漿試驗及改進鍋爐參數(shù)，提高燃燒特性和煤漿利用效率。還應將盡量減小環(huán)境污染作為研究方向，需完善和充分利用鍋爐除塵設備能力，降低排煙量、飛灰含量[13]。

(3)需尋求盡量提高制漿濃度的工藝及原料。研究不同工藝對煤漿濃度的影響，并結(jié)合其他優(yōu)勢綜合分析，開發(fā)高濃度制備工藝。煤泥自身特性對其成漿性也有一定影響，需結(jié)合不同煤泥各自煤質(zhì)數(shù)據(jù)及其煤漿特性，選用易制得高濃度煤漿的煤泥為原料。

(4)需有針對性的進行專用添加劑研究，開發(fā)性價比高、對煤泥性質(zhì)適應性強的新型添加劑。其中，合成新型添加劑是一種途徑，復配分散劑、穩(wěn)定劑等也是一種途徑[14]。